2020版高考化学大一轮复习专题4非金属及其化合物第一单元氯、溴、碘及其化合物学案 18页

第一单元　氯、溴、碘及其化合物 ‎[考试标准]‎ 知识条目 必考要求 加试要求 ‎1.氯气的工业制法 a b ‎2.实验室制取氯气的反应原理及其装置 a b ‎3.氯气的物理性质及用途 a a ‎4.氯气的净化、收集和检验，尾气的处理 b b ‎5.氯气的化学性质(跟某些金属、H2、H2O、碱的反应)，HClO的漂白作用 c c ‎6.溴、碘单质的物理性质 a a ‎7.氯、溴、碘单质间的置换反应 b b ‎8.海水中提取溴、碘 b ‎9.检验Br－、I－的常用方法 b 考点一　氯气的性质与制法 ‎(一)氯气的性质和制法 ‎1．氯气的物理性质 颜色 状态 气味 密度 毒性 溶解性 黄绿色 气体 刺激性 比空气大 有毒 ‎1体积水溶解约2体积Cl2‎ ‎2.从氯的原子结构认识氯气的化学性质——氧化性 ‎(1)与金属反应：与变价金属反应生成高价金属氯化物。‎ ‎①与铁反应：2Fe＋3Cl22FeCl3。‎ ‎②与铜反应：Cu＋Cl2CuCl2。‎ ‎(2)与非金属反应 与H2反应：H2＋Cl22HCl。‎ - 18 -‎ ‎(3)与水反应 氯气与水反应的化学方程式：Cl2＋H2OHCl＋HClO。‎ ‎(4)与碱反应(完成下列化学方程式)‎ ‎①与烧碱反应：Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O。‎ ‎②制取漂白粉：2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O。‎ 漂白粉的主要成分是Ca(ClO)2、CaCl2，有效成分是Ca(ClO)2。‎ 注意　氯水能漂白某些有色物质是因为其中HClO具有漂白性，而这种漂白性源于该物质具有强氧化性，同理，NaClO和Ca(ClO)2的漂白原理也是如此。‎ ‎3．氯气的制法 ‎(1)工业制取 ‎①原料：工业上通常用电解饱和食盐水的方法制取Cl2，称为氯碱工业。‎ ‎②反应原理：2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑。‎ ‎(2)实验室制取 实验室通常用浓盐酸与二氧化锰共热制取Cl2。‎ →用强氧化剂(如KMnO4、K2Cr2O7、KClO3、MnO2等)氧化浓盐酸 MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O ‎↓‎ →固体＋液体气体 ‎↓‎ →用饱和食盐水除去HCl气体，再用浓H2SO4除去水蒸气 ‎↓‎ →向上排空气法或排饱和食盐水法 ‎↓‎ - 18 -‎ →用强碱溶液(如NaOH溶液)吸收 ‎(3)注意事项 ‎①必须用浓盐酸，稀盐酸不反应。‎ ‎②为了减少制得的Cl2中HCl的含量，加热温度不宜过高，以减少HCl挥发。‎ ‎③实验结束后，先使反应停止并排出残留的Cl2，再拆卸装置，避免污染空气。‎ ‎④尾气吸收时，不能使用澄清的石灰水，因为石灰水浓度太小，吸收不完全。‎ ‎(二)氯水 ‎1．氯水的多种成分决定了它具有多重性质 ‎(1)Cl2的强氧化性；‎ ‎(2)HCl的强酸性；‎ ‎(3)HClO的强氧化性、弱酸性；‎ ‎(4)Cl－的性质。‎ 在不同的反应中，氯水起作用的成分不同，如下表：‎ 参与反应的微粒 所加试剂 实验现象 离子方程式或解释 Cl－‎ AgNO3溶液 白色沉淀 Cl－＋Ag＋===AgCl↓‎ H＋‎ Na2CO3固体 有气泡产生 ‎2H＋＋CO===CO2↑＋H2O HClO 有色布条 布条颜色褪去 发生氧化还原反应 Cl2‎ FeCl2溶液 溶液变棕黄色 ‎2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－‎ Cl2、H2O SO2‎ 黄绿色褪去 SO2＋Cl2＋2H2O===4H＋＋2Cl－＋SO HClO、H＋‎ 石蕊溶液 先变红后褪色 酸性和漂白性 Cl2、H＋‎ 镁粉 氯水的颜色褪去并有气泡产生 Mg＋Cl2===Mg2＋＋2Cl－、Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑‎ ‎2.液氯、新制氯水与久置氯水的区别 液氯 新制氯水 久置氯水 分类 纯净物 混合物 混合物 颜色 黄绿色 浅黄绿色 无色 性质 氧化性 酸性、氧化性、漂白性 酸性 ‎(三)次氯酸的性质 ‎(1)弱酸性：比碳酸还弱，HClOH＋＋ClO－，在写离子方程式时，不可拆开。‎ - 18 -‎ ‎(2)不稳定性：见光分解，2HClO2HCl＋O2↑，由于氯水中含有HClO，故需要保存在棕色试剂瓶中，且现用现配。‎ ‎(3)强氧化性：可以氧化还原性的粒子，如Fe2＋、I－、SO等。‎ ‎1．正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”‎ ‎(1)次氯酸钙是漂白粉的主要成分(√)‎ ‎(2016·浙江11月选考，6D)‎ ‎(2)氯化氢气体能使干燥的蓝色石蕊试纸变红(×)‎ ‎(2016·浙江10月选考，‎10C)‎ ‎(3)氯气可用于自来水的消毒(√)‎ ‎(2016·浙江4月选考，‎6A)‎ ‎(4)氯气有毒，不能用于药物的合成(×)‎ ‎(2015·浙江10月选考，19D)‎ ‎(5)将新制氯水滴入紫色石蕊溶液中，可以看到石蕊溶液先变红后褪色(√)‎ ‎(2015·浙江10月选考，‎24C)‎ ‎2．(2015·浙江9月选考，28)实验室用MnO2和浓盐酸反应制取Cl2，气体发生和收集装置如图。请回答：‎ ‎(1)实验装置连接完成后，首先应进行的操作是____________________________。‎ ‎(2)MnO2和浓盐酸反应制取Cl2的化学方程式为_________________________________。‎ ‎(3)为得到干燥、纯净的Cl2，在收集Cl2之前应依次通过装有________、________(填试剂名称)的洗气瓶。‎ 答案　(1)检查装置的气密性 ‎(2)MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O ‎(3)饱和食盐水　浓硫酸 - 18 -‎ 备考导向　氯气是一种典型的非金属单质，高考命题中主要以选择题、实验探究题的形式考查，常将氯气的性质、应用、实验探究交织在一起进行考查；对于氯水，要注意其性质的多样性，如氯气的氧化性、HClO的漂白性及HCl的酸性等；氯气的制备及其性质实验探究是高考热点知识，在考查氯气的实验室制备的同时，一般要涉及氯气化学性质的探究。‎ 题组一　氯气及其化合物的性质 ‎1．(2017·台州9月选考质量评估)下列有关氯及其化合物的说法正确的是(　　)‎ A．常温下干燥的Cl2可储存于钢瓶中，说明Cl2不与铁反应 B．电解饱和氯化钠溶液可得到氯气、氢气和钠 C．工业上以氯气和澄清石灰水为原料制取漂白粉 D．次氯酸能使染料等有机色素褪色，有漂白性，还能杀死水中的细菌，起消毒作用 答案　D 解析　A项，Cl2与铁在点燃的条件下可生成FeCl3，错误；B项，电解饱和食盐水可得到Cl2、H2和NaOH，错误；C项，工业上可用Cl2和石灰乳为原料制取漂白粉，错误；D项正确。‎ ‎2．(2017·温州中学高一上学期期中)下列关于氯水的叙述正确的是(　　)‎ A．新制氯水中只含Cl2和H2O分子 B．新制氯水不能使干燥的有色布条褪色 C．光照氯水有气泡逸出，该气体是Cl2‎ D．新制氯水可使蓝色石蕊试纸先变红后褪色 答案　D 解析　新制的氯水中含有氯气分子、水分子、次氯酸分子，A项错误；新制氯水中含有HClO，HClO能使有色布条褪色，B项错误；光照氯水有气泡逸出，由次氯酸分解可知，该气体是氧气，C项错误；新制的氯水中含HCl和HClO，盐酸使蓝色石蕊试纸变红，HClO使石蕊试纸褪色，D项正确。‎ ‎3．(2017·温州中学高一上学期期中)“绿色化学实验”进课堂，某化学教师为氯气与金属钠反应设计了如下装置与操作以替代相关的课本实验。实验操作：钠与氯气反应的装置作如下图改进，将一根玻璃管与氯气发生器相连，玻璃管内放一块黄豆粒大的金属钠(已吸净煤油)，玻璃管尾部塞一团浸有NaOH溶液的棉花球。先给钠预热，到钠熔融成圆球时，撤火、通入氯气，即可见钠着火燃烧，生成大量白烟。以下叙述错误的是(　　)‎ A．反应生成的大量白烟是氯化钠晶体 B．玻璃管尾部塞一团浸有NaOH溶液的棉球是用于吸收过量的氯气，以免其污染空气 C．钠着火燃烧产生苍白色火焰 D．若在棉球外沿滴一滴淀粉碘化钾溶液，据其颜色变化可判断氯气是否被碱液完全吸收 - 18 -‎ 答案　C 解析　氯气性质活泼，易与活泼金属钠发生化合反应生成NaCl，反应时有大量白烟，A项正确；氯气有毒，不能排放到空气中，氯气易与NaOH溶液反应而被吸收，B项正确；钠着火燃烧产生黄色火焰，C项错误；氯气具有强氧化性，能与碘化钾发生置换反应，可根据其颜色变化判断氯气是否被碱液完全吸收，D项正确。‎ ‎4．(2017·慈溪市慈中书院高三测试)右图是模拟氯碱工业生产中检查氯气是否泄漏的装置，下列有关说法错误的是(　　)‎ A．烧瓶中立即出现白烟 B．烧瓶中立即出现红棕色 C．烧瓶中发生的反应表明常温下氨气有还原性 D．烧杯中的溶液是为了吸收有害气体 答案　B 解析　3Cl2＋2NH3===N2＋6HCl，HCl＋NH3===NH4Cl，所以应看到白烟。‎ 题组二　氯气的制法及性质探究 ‎5．某化学小组用如图所示装置制取氯气。下列说法正确的是(　　)‎ A．该装置图中至少存在三处明显错误 B．该实验中收集氯气的方法不正确 C．如果需要得到干燥纯净的Cl2，只需在气体发生装置和收集装置之间连接一个装有浓硫酸的洗气瓶即可 - 18 -‎ D．含有2 mol HCl的某浓盐酸与足量MnO2混合，在一定条件下反应，转移1 mol电子 答案　A 解析　A项，该装置的错误有：没有用酒精灯加热，MnO2不与浓盐酸发生反应，从而得不到Cl2；装置中没有用分液漏斗而采用长颈漏斗导致气体外逸和HCl的挥发；没有进行尾气处理；B项，Cl2的密度比空气大，该收集方法正确；C项，要得到干燥纯净的Cl2，首先应将气体通过饱和食盐水除去HCl，再通过浓硫酸除去水蒸气；D项，根据反应：MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，盐酸浓度变稀后便不再反应，使产生的Cl2的物质的量小于0.5 mol，转移的电子小于1 mol。‎ ‎6．下图是实验室制备氯气并进行一系列相关实验的装置(夹持及加热仪器已略)。‎ ‎(1)制备氯气选用的药品为固体二氧化锰和浓盐酸，则相关的化学反应方程式为____________________。装置B中饱和食盐水的作用是_______________________________。‎ ‎(2)设计装置D、E的目的是比较氯、溴、碘单质的氧化性强弱。当向D中缓缓通入少量氯气时，可以看到无色溶液逐渐变为________色，打开活塞，将装置D中少量溶液加入装置E中，振荡。观察到的现象是_____________________________________________。‎ ‎(3)装置F中用足量的NaOH溶液吸收余氯，试写出相应的化学方程式：________________。‎ ‎(4)装置C的实验目的是验证氯气是否具有漂白性，因此C中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ应依次放入__________(填字母)。‎ a b c d Ⅰ 干燥的有色布条 干燥的有色布条 湿润的有色布条 湿润的有色布条 Ⅱ 碱石灰 无水氯化钙 浓硫酸 无水氯化钙 Ⅲ 湿润的有色布条 湿润的有色布条 干燥的有色布条 干燥的有色布条 答案　(1)MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O　除去Cl2中的HCl ‎(2)黄(或橙黄，棕黄等)　E中溶液分为两层，下层(四氯化碳)为紫红色 ‎(3)2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O　(4)d 解析　(1)固体二氧化锰和浓盐酸在加热的条件下发生反应生成氯化锰、氯气和水，反应的化学方程式为MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2‎ - 18 -‎ O；饱和食盐水可吸收HCl，装置B中饱和食盐水的作用是除去Cl2中的HCl。‎ ‎(2)当向D中缓缓通入少量氯气时，氯气和溴化钠反应生成溴单质，发生反应Cl2＋2NaBr===Br2＋2NaCl，溴水呈黄色，所以可以看到无色溶液逐渐变为黄色；打开活塞，将装置D中含溴单质的少量溶液加入含碘化钾和四氯化碳的装置E中，溴单质和碘化钾反应生成碘单质，碘单质溶于四氯化碳呈紫红色，振荡，观察到的现象是E中溶液分为两层，下层(四氯化碳)为紫红色。‎ ‎(3)氯气能与NaOH反应生成氯化钠、次氯酸钠和水，反应的化学方程式为2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O。‎ ‎(4)氯气不能使干燥的有色布条褪色，可以使湿润的有色布条褪色，氯气从装置B中出来，含有少量水蒸气，所以Ⅰ处放湿润的有色布条，Ⅱ处放无水氯化钙，干燥氯气，Ⅲ处放干燥的有色布条，若Ⅰ处放干燥的有色布条，因为氯气中含有水蒸气，所以实验现象与Ⅲ处可能相同，不能检验氯气是否具有漂白性，答案选d。‎ 考点二　溴、碘的制备与性质 ‎(一)卤素单质的相似性、递变性和特殊性 ‎1．相似性 ‎(1)都能与大多数金属反应：2Fe＋3X22FeX3(I2除外)。‎ ‎(2)都能与H2反应生成HX。‎ ‎(3)都能与H2O反应：X2＋H2OHX＋HXO(F2、I2除外)。‎ ‎(4)都能与碱液反应：X2＋2NaOH===NaX＋NaXO＋H2O(F2、I2除外)。‎ ‎2．递变性 F2　　　 Cl2　　 Br2　　 I2‎ 颜色：逐渐加深 熔、沸点：逐渐升高 密度：―――――――――――――――――――→逐渐增大 水溶性： 逐渐减小 氧化性： 逐渐减弱 还原性(X－)：―――――――――――――――→逐渐增强 - 18 -‎ ‎3．特殊性 ‎(1)Br2是常温下唯一呈液态的非金属单质；液溴易挥发且有毒，通常用水液封保存。‎ ‎(2)I2易升华，淀粉遇I2显蓝色；I2易与Na2S2O3溶液反应：I2＋2S2O===2I－＋S4O，用于通过滴定实验(以淀粉溶液为指示剂)来定量测定碘的含量。‎ ‎(3)Br2和I2都可被某些有机溶剂(如四氯化碳)萃取。‎ ‎(4)氟元素无正价，F2与H2O发生置换反应生成O2(‎2F2＋2H2O===4HF＋O2)，F2与Xe、Kr等稀有气体反应生成白色氟化物。‎ ‎(二)Cl2、Br2、I2之间的置换 氯、溴、碘单质的氧化性强弱是Cl2>Br2>I2，阴离子的还原性强弱是Cl－